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古氣候學（paleoclimatology）
古氣候學是研究地質時期氣候形成的原因、過程、分佈及其變化規律的學科。即根據物質成分、沉積岩結構特點和生物，按一定的理論和方法推斷各地質時代的氣候。古氣候學的研究與地質學、古生物學、地球化學、同位素化學、大氣物理學和天文學等密切相關。
古氣候學發展簡史
19世紀早期，古氣候的研究材料主要來源於歐洲和北美。由於當時北美前寒武紀晚期冰川沉積尚未發現，所以認為整個地質時期的氣候都是溫暖的，直到第三紀氣候纔開始變冷，到第四紀更新世出現冰川。把高緯度地區指示溫暖氣候的沉積與化石，認為是熱帶或亞熱帶氣候曾達到極地附近的證據。
19世紀後期至20世紀初期，在南大陸發現晚古生代冰磧物以後，地質學家不再把冰川看作是更新世特有的古氣候現象。於是對高緯度地區曾存在溫暖氣候的事實産生了另一種解釋，即地質時期古地理面貌與現在不同，各大陸及相對的極地曾發生過大規模的位移。這就是魏格納大陸漂移說的基礎之一。與此同時，先後有不少論述古氣候的論著，從而奠定了古氣候學的基礎。
20世紀50年代以後，利用現代大氣物理學研究成果，古氣候學在研究方法、測試技術、古氣候成因研究以及應用上都有較大的發展。還把地球的熱平衡、輻射分佈、大氣環流、洋流、氣候帶等理論應用到古氣候的研究中去。此外，還對影響古氣候的地內和地外原因進行深入探討。
另一重要的進展是根據氧同位素對古氣溫的測定。60年代以後，古代海洋和大陸溫度定量恢復方法的發展，對第四紀大冰期陸、海、冰古地理的恢復，大氣海洋一般環流模式及冰期氣候的模擬，及地球軌道變化對氣候的影響的研究等，使古氣候學取得了很大發展。
古氣候學基本內容
按研究的側重點不同，古氣候學可以分為記述古氣候學、成因古氣候學、應用古氣候學、歷史古氣候學四個學科。
記述古氣候學，也稱普通古氣候學。它研究古氣候的各種生物、沉積標志，如化石或岩石代表在什麽氣候條件下生長或形成的，根據這些記錄恢復某地區在一定時期的古氣候。它與沉積岩岩石學、岩相古地理、古生物學、古生態學、古生物地理和同位素化學有密切的關係。
成因古氣候學是在恢復和記述古氣候的基礎上，進一步探討古氣候的成因及過程，它涉及地球物理學、大氣物理學、現代氣候學、板塊構造學和天文學等。氣候與太陽和地球間緩慢變化，以及與太陽輻射、太陽黑子活動周期等有關。此外，如地磁極變動，黃道傾斜(即地球自轉軸的傾斜度)、地球自轉速度變化地殼外表山脈的形成、火山爆發、大氣圈的演化、洋流的改變等都影響氣候。
應用古氣候學是在恢復某一時期某些地區古氣候的基礎上，推測在該種氣候條件下可能形成的礦産，指導礦産資源的尋找和勘探。這需要與成因礦床學、成因礦物學、地球化學、大地構造學等結合起來研究。
歷史古氣候學是論述各地質時代古氣候及其演化的學科。
生物都是在一定的環境中生存的，生物的演化也是生物不斷適應周圍環境的結果。因此，生物能反映其所生存的環境，如生物的分異度，從赤道嚮兩極呈現由高到低的梯度變化，反映了當時的氣候狀況。熱帶生物最豐富，溫帶動、植物種類較少，而南北極最為貧乏。除緯度外，海拔高度、濕度和水深等也影響生物的分異度。
一般來說，用植物化石來判斷古氣候是比較可靠的，其次是底棲固着的無脊椎動物。脊椎動物小型兩棲類、爬行類由於有鼕眠的習性，在較冷的氣候條件下還能生存。而大型的爬行類如鰐，絶大多數分佈在熱帶和亞熱帶，衹有很少的代表分佈在溫帶。
一些岩石的形成也有它的古氣候意義，如冰磧岩、冰川漂礫和冰川紋泥代表寒冷冰川或大陸冰蓋氣候。
任何元素同位素的分餾係數都與溫度有關，原則上都可以作為地質過程的溫暖標志。目前同位素溫標主要用於較低溫度範圍內的溫度測量，它在古氣候測定方面顯示了特殊的優越性，其中氧、碳、氫同位素溫度計應用員廣泛。此外，有用氨基酸外消旋法、惰性氣體溶解度法和微量元素法來測定環境溫度或古海水溫度等。地球物理學方法主要是通過古地磁的研究確定古緯度，闡明地球氣候變化與地球磁場變化的關係。
元古宙晚期有全球性冰期出現，代表普遍的寒冷氣候。寒武紀時氣候轉暖，當時各個分散的大陸板塊和岡瓦鈉古陸的大部地區都扯於赤道附近。因此，在西伯利亞、澳大利亞和中國西南地區都發現了蒸發岩沉積。
奧陶紀早、中期，海侵廣泛，氣候溫暖，但奧陶紀晚期至志留紀初期，則在西岡瓦納大陸(北非、南美、南歐)發生了大規模的大陸冰蓋和冰晦沉積，代表寒冷的極地氣候。東岡瓦納大陸和其他陸塊仍處於赤道附近。在北美、西伯利亞和中國華北地區有蒸發岩沉積，推測為幹熱的古氣候條件。
志留紀早期與奧陶紀晚期古氣候情況相似，以後氣候轉暖，冰川溶化，海侵加大。志留紀時，西岡瓦納大陸大部已脫離極地氣候區，處於溫涼氣候帶，同時出現了冷溫水動物群，僅在南美仍有少量冰川沉積，代表寒冷的極地氣候。北美有重要的????類沉積和珊瑚礁，代表熱帶氣候。
西伯利亞板塊位於古北緯約30°～40°位置，其南北方向與現在相反，所以阿爾泰、大興安嶺一帶出現圖瓦貝動物群，可能代表北溫帶的溫涼氣候。晚古生代地球上北大陸氣候是溫暖的，但古氣候變化中最引入註目的是晚石炭世至早二疊世南大陸上大規模冰川活動。
大陸冰蓋中心最初位於南非，以後經南極洲嚮澳大利亞移動，至早二疊世晚期最後消失由於植物大量繁盛，大氣中二氧化碳含量降低，氧含量增加，由於太陽紫外輻射的光化作用，在地球上空大氣平流層內産生臭氧層。臭氧層能吸收危害生命的太陽紫外輻射，這對古生代生物的演化發展並由海域登上陸地起了促進作用。
中、新生代的氣候是早期以乾燥氣候為特點，中期溫暖潮濕氣候諞布全球，晚期則逐漸轉冷，出現大冰期。到全新世全球氣候普遍轉暖。 |
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| 古氣候學是研究地質時期氣候形成的原因、過程、分佈及其變化規律的學科。即根據物質成分、沉積岩結構特點和生物，按一定的理論和方法推斷各地質時代的氣候。古氣候學的研究與地質學、古生物學、地球化學、同位素化學、大氣物理學和天文學等密切相關。 |
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19世紀早期，古氣候的研究材料主要來源於歐洲和北美。由於當時北美前寒武紀晚期冰川沉積尚未發現，所以認為整個地質時期的氣候都是溫暖的，直到第三紀氣候纔開始變冷，到第四紀更新世出現冰川。把高緯度地區指示溫暖氣候的沉積與化石，認為是熱帶或亞熱帶氣候曾達到極地附近的證據。
19世紀後期至20世紀初期，在南大陸發現晚古生代冰磧物以後，地質學家不再把冰川看作是更新世特有的古氣候現象。於是對高緯度地區曾存在溫暖氣候的事實産生了另一種解釋，即地質時期古地理面貌與現在不同，各大陸及相對的極地曾發生過大規模的位移。這就是魏格納大陸漂移說的基礎之一。與此同時，先後有不少論述古氣候的論著，從而奠定了古氣候學的基礎。
20世紀50年代以後，利用現代大氣物理學研究成果，古氣候學在研究方法、測試技術、古氣候成因研究以及應用上都有較大的發展。還把地球的熱平衡、輻射分佈、大氣環流、洋流、氣候帶等理論應用到古氣候的研究中去。此外，還對影響古氣候的地內和地外原因進行深入探討。
另一重要的進展是根據氧同位素對古氣溫的測定。60年代以後，古代海洋和大陸溫度定量恢復方法的發展，對第四紀大冰期陸、海、冰古地理的恢復，大氣海洋一般環流模式及冰期氣候的模擬，及地球軌道變化對氣候的影響的研究等，使古氣候學取得了很大發展。 |
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按研究的側重點不同，古氣候學可以分為記述古氣候學、成因古氣候學、應用古氣候學、歷史古氣候學四個學科。
記述古氣候學，也稱普通古氣候學。它研究古氣候的各種生物、沉積標志，如化石或岩石代表在什麽氣候條件下生長或形成的，根據這些記錄恢復某地區在一定時期的古氣候。它與沉積岩岩石學、岩相古地理、古生物學、古生態學、古生物地理和同位素化學有密切的關係。
成因古氣候學是在恢復和記述古氣候的基礎上，進一步探討古氣候的成因及過程，它涉及地球物理學、大氣物理學、現代氣候學、板塊構造學和天文學等。氣候與太陽和地球間緩慢變化，以及與太陽輻射、太陽黑子活動周期等有關。此外，如地磁極變動，黃道傾斜(即地球自轉軸的傾斜度)、地球自轉速度變化地殼外表山脈的形成、火山爆發、大氣圈的演化、洋流的改變等都影響氣候。
應用古氣候學是在恢復某一時期某些地區古氣候的基礎上，推測在該種氣候條件下可能形成的礦産，指導礦産資源的尋找和勘探。這需要與成因礦床學、成因礦物學、地球化學、大地構造學等結合起來研究。
歷史古氣候學是論述各地質時代古氣候及其演化的學科。
生物都是在一定的環境中生存的，生物的演化也是生物不斷適應周圍環境的結果。因此，生物能反映其所生存的環境，如生物的分異度，從赤道嚮兩極呈現由高到低的梯度變化，反映了當時的氣候狀況。熱帶生物最豐富，溫帶動、植物種類較少，而南北極最為貧乏。除緯度外，海拔高度、濕度和水深等也影響生物的分異度。
一般來說，用植物化石來判斷古氣候是比較可靠的，其次是底棲固着的無脊椎動物。脊椎動物小型兩棲類、爬行類由於有鼕眠的習性，在較冷的氣候條件下還能生存。而大型的爬行類如鰐，絶大多數分佈在熱帶和亞熱帶，衹有很少的代表分佈在溫帶。
一些岩石的形成也有它的古氣候意義，如冰磧岩、冰川漂礫和冰川紋泥代表寒冷冰川或大陸冰蓋氣候。
任何元素同位素的分餾係數都與溫度有關，原則上都可以作為地質過程的溫暖標志。目前同位素溫標主要用於較低溫度範圍內的溫度測量，它在古氣候測定方面顯示了特殊的優越性，其中氧、碳、氫同位素溫度計應用員廣泛。此外，有用氨基酸外消旋法、惰性氣體溶解度法和微量元素法來測定環境溫度或古海水溫度等。地球物理學方法主要是通過古地磁的研究確定古緯度，闡明地球氣候變化與地球磁場變化的關係。
元古宙晚期有全球性冰期出現，代表普遍的寒冷氣候。寒武紀時氣候轉暖，當時各個分散的大陸板塊和岡瓦鈉古陸的大部地區都扯於赤道附近。因此，在西伯利亞、澳大利亞和中國西南地區都發現了蒸發岩沉積。
奧陶紀早、中期，海侵廣泛，氣候溫暖，但奧陶紀晚期至志留紀初期，則在西岡瓦納大陸(北非、南美、南歐)發生了大規模的大陸冰蓋和冰晦沉積，代表寒冷的極地氣候。東岡瓦納大陸和其他陸塊仍處於赤道附近。在北美、西伯利亞和中國華北地區有蒸發岩沉積，推測為幹熱的古氣候條件。
志留紀早期與奧陶紀晚期古氣候情況相似，以後氣候轉暖，冰川溶化，海侵加大。志留紀時，西岡瓦納大陸大部已脫離極地氣候區，處於溫涼氣候帶，同時出現了冷溫水動物群，僅在南美仍有少量冰川沉積，代表寒冷的極地氣候。北美有重要的????類沉積和珊瑚礁，代表熱帶氣候。
西伯利亞板塊位於古北緯約30°～40°位置，其南北方向與現在相反，所以阿爾泰、大興安嶺一帶出現圖瓦貝動物群，可能代表北溫帶的溫涼氣候。晚古生代地球上北大陸氣候是溫暖的，但古氣候變化中最引入註目的是晚石炭世至早二疊世南大陸上大規模冰川活動。
大陸冰蓋中心最初位於南非，以後經南極洲嚮澳大利亞移動，至早二疊世晚期最後消失由於植物大量繁盛，大氣中二氧化碳含量降低，氧含量增加，由於太陽紫外輻射的光化作用，在地球上空大氣平流層內産生臭氧層。臭氧層能吸收危害生命的太陽紫外輻射，這對古生代生物的演化發展並由海域登上陸地起了促進作用。
中、新生代的氣候是早期以乾燥氣候為特點，中期溫暖潮濕氣候諞布全球，晚期則逐漸轉冷，出現大冰期。到全新世全球氣候普遍轉暖。 |
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